Аппарат для осуществления химических процессовв «кипящем»

 

ОП ИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

R АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕйЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹

1хл. 12@, 4»

Заявлено 01 Vll.1964 (№ 909413/23-26) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 09.Х.1965. Бюллетень ¹ 20

Дата опубликования описания 11.XII.1965

МПК В 01j

УДК 66.023.23.096.5 (088.8) Государственный комитет по делам изобретений и открытий СССР

В. В. Маншилин, Л. Л. Немец, 1О. К. Вайль, A. М. Грекова, В, П. Василенко, А. В, Агафонов, H. Х. Манаков и И. M. Разумов

Лвторы изобретения

Заявитель

АППАРАТ ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

В «КИПЯЩЕМ» СЛОЕ ПРИ KOHTAKTHPOBAHHN ТВЕРДОЙ, ЖИДКОЙ И ГАЗОВОЙ ФАЗ

Подписная группа № 44

Предлагаемый аппарат предназначен для осуществления процессов в кипящем слое, протекающих в трехфазпой среде, т. е. для процессов, характеризующихся взаимодействием реагентов или смесей реагентов, сосредоточенных в трех фазах — газовой, жидкой и твердой, например, каталитические процессы гидрирования нефтяного сырья, с целью удаления вредных элементов — серы, азота и др., либо для устранения непредельности или для проведения гидрокрекинга, с целью получения облагороженных дизельных, котельных и других жидких топлив; каталитическая гидрогенизация животных и растительных жиров и масел в пищевой промышленности; каталитическое хлорирование твердых и жидких углеводородов; каталитическое окисление жидкостей воздухом атмосферным или обогащенным кислородом; каталитическое сульфирование паров бензола серной кислоты и т. д.

Одним из способов создания трехфазных систем в кипящем слое с обеспечением равномерного распределения фаз — твердое тело, жидкость и газ — по объему реактора является пропускание двухфазной газо-жидкостной взвеси через полость аппарата, в котором находится необходимое количество катализатора. Для обеспечения хорошего контактирования всех трех фаз требуются достаточно высокие скорости подачи как газа, так и жидкости, что способствует, однако, нежелательному выносу твердой фазы из кипящего слоя.

Известны аппараты для контактированпя, например, твердых частиц с жидкостью, представляющие собой колонку с расширенной верхней частью и коническим переходом от нижней части к верхней, снабженные сепарируюшим устройством.

Предложенный аппарат отличается от известных тем, что сепарпрующее устройство состоит из двух полых усеченных конусов без днищ, соединенных между собой по периметру меньших оснований, причем поверхность

15 нижнего конуса образует с расширенной цилиндрической частью реактора отстойпую кольцевую зону, расположенную выше уровня переходного конуса колонны, а верхнее основание верхнего конуса расположено выше вы2о водного патрубка.

Применение описываемого устройства исключает вынос твердой фазы из зоны реакции и обеспечивает хороший контакт между всеми тремя фазами.

25 На чертеже схематично изображен предложенный аппарат.

Он состоит из корпуса 1 с расширенной верхней частью 2, конического перехода 8, нижней реакционной зоны 4 и газораспреде30 лительной решетки 5. Верхняя расширенная

175490

50 часть аппарата снабжена сепарирующим устройством б, представляющим собой два полых усеченных конуса 7 и 8 без днищ, соединенных между собой по периметру меньших оснований. Нижний срез конуса 8 перекрывает цилиндрическую меньшую часть реактора, образуя отстойную кольцевую зону 9, и расположен на уровне переходного конуса с верхней расширенной частью. Верхний срез верхнего конуса 7 сепарирующего устройства располагается выше максимального уровня рабочей смеси, находящейся внутри устройства 10.

Исходное сырье и водород (в случае необходимости подается еще фракция, возвращаемая на повторный гидрокрекинг) поступают под решетку 5. Проходя через слой катализатора, находящийся в нижней части реактора, газо-жидкостная смесь создает кипящий слой катализатора, в этом слое осуществляется реакция гидрокрекинга. Из основной реакционной зоны, расположенной в нижней части аппарата, рабочая смесь устремляется в верхнюю расширенную зону реактора. Основным назначением верхней зоны является сепарация фаз для удержания катализатора внутри реактора и непрерывного вывода газовой и жидкой фаз из аппарата. жидкие и газообразные продукты реакции и циркулирующий водород вместе с увлеченным катализатором поступают в верхнюю расширенную часть реактора, в которой находится сепарирующее устройство, представляющее собой два полых усеченных конуса без днищ, соединенных между собой по периметру меньших оснований. Данное устройство, перекрывая своим основанием по диаметру нижнюю часть реактора, одновременно разделяет верхнюю часть реактора на две зоны— кольцевую отстойную 9 и внутреннюю 10, расположенную внутри вставки и являющуюся продолжением зоны реакции по вертикали.

Специфическая форма сепарирующего устройства обеспечивает осаждение твердых частиц в кольцевой зоне, так как при свободном падении эти частицы проходят не всю длину пути осаждения навстречу восходящему потоку жидкости, а попадают на наклонную поверхность нижнего усеченного конуса и сползают по ней вниз, возвращаясь в рабочую зону реактора. Таким образом, жидкие продукты, поднимаясь вверх в кольцевой отстойной зоне и освободившись от унесенного катализатора, выводятся с помощью сливной тарелки 11 наружу через штуцер 12. Пары и газы вместе с частью жидких углеводородов поднимаются в центральной части сепарирующей вставки. Благодаря поддер>канию определенного уровня (ниже верхнего обреза верхнего конуса вставки) жидкие углеводороды вместе с катализатором замкнуты внутри сепарирующего устройства, находясь там в состоянии кипящего слоя. В связи с тем, что в центральной зоне присутствуют все три фазы (катализатор, газ и жидкие углеводороды), здесь продолжается реакция гидрокрекинга. Благодаря наличию сильной турбулизации в центральной зоне происходит непрерывный обмен катализатора и продуктов реакции. Вся поступающая сюда жидкость в конечном счете уходит в кольцевую зону через щель под основанием двухконусной вставки, основная же часть паров, газов и циркулирующего водорода с верха расширенной части аппарата через штуцер 13 выводится наружу.

Уровень жидкости в кольцевой отстойной зоне определяется высотой вертикальной перегородки сливной тарелки, расположенной по внутренней окружности расширенной части реактора, причем для достижения более равномерного слива через край сливной тарелки последний делается зубчатым. При такой конструкции достигается максимальная компактность реакционного устройства, что черезвычайно важно для промышленных реакторов, работающих под высоким давлением.

Предлагаемый аппарат выгодно отличается от известных тем, что позволяет работать на высоких скоростях как по жидкости, так и по газу, причем весь объем реактора, кроме кольцевой полости, представляет собой реакционную зону.

Предмет изобретения

Лппарат для осуществления химических процессов в «кипящем» слое при контактировании твердой, жидкой и газовой фаз, представляющий собой колонку с расширенной верхней частью и коническим переходом от нижней части к верхней, снабженной сепарирующим устройством, отличающийся тем, что, с целью исключения выноса твердой фазы из зоны реакции, обеспечения хорошего контакта между всеми тремя фазами, сепарирующее устройство состоит из двух соединенных между собой по периметру меньших оснований полых усеченных конусов, поверхность нижнего из которых образует с расширеньой цилиндрической частью реактора отстойную кольцевую зону, расположенную выше уровня переходного конуса колонны, а верхнее основание верхнего конуса расположено выше выводного патрубка.

175490

П

6 г

Ю

Составитель Н. С. Лебедева

Техред Л. К. Ткаченко Корректор О. И. Попова

Редактор Н. С. Коган

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 3464/4 Тираж 900 Формат бум. 60Х90 /ц Объем 0,27 изд. л, Цена 5 коп.

ЦНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открытий СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4